Bình giữ nhiệt là một trong những phát minh quan trọng giúp giải quyết nhu cầu trái ngược của chúng ta: giữ đồ uống ở nhiệt độ lý tưởng. Bất kể là cà phê, trà hay sữa, tất cả đều có thể được giữ nóng hoặc lạnh trong thời gian dài nhờ vào công nghệ tuyệt vời của bình giữ nhiệt. Trong bài viết này, Jadify sẽ tìm hiểu về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bình giữ nhiệt, cùng những ứng dụng thực tế của sản phẩm này.

1. Bình giữ nhiệt là gì và lịch sử phát minh ra bình giữ nhiệt

Bình giữ nhiệt, còn được gọi là bình Dewar hoặc bình chân không, là một loại bình đặc biệt có khả năng giữ nhiệt tốt, giúp các chất lỏng như trà, cà phê, hoặc nước đá duy trì nhiệt độ trong một thời gian dài. Bình giữ nhiệt hoạt động dựa trên nguyên lý sử dụng không gian chân không giữa hai lớp để ngăn chặn quá trình truyền nhiệt, đảm bảo nhiệt độ của đồ uống không bị thay đổi dù có tiếp xúc với môi trường bên ngoài.

Bình giữ nhiệt được phát minh vào năm 1892 bởi nhà hóa học người Scotland, Ngài James Dewar. Vào thời điểm đó, ông đang nghiên cứu cách để lưu trữ các chất lỏng nóng như oxy lỏng mà không bị mất nhiệt. Ông đã nghĩ ra ý tưởng đặt một chai bên trong một chai khác và tạo ra không gian chân không giữa hai chai để ngăn cản sự truyền nhiệt. Sự sáng tạo này không chỉ giúp lưu trữ oxy lỏng mà còn mở ra một công nghệ quan trọng cho ngành công nghiệp.

 

2. Cấu tạo của bình giữ nhiệt

2.1. Lớp ngoài cùng

Thông thường, các nhà sản xuất ưu tiên lựa chọn kim loại (thép không gỉ) hoặc nhựa làm vật liệu chính cho lớp vỏ này. Cả hai chất liệu đều sở hữu những ưu điểm vượt trội, góp phần tạo nên một lớp bảo vệ vững chắc, giúp bình giữ nhiệt chịu được những tác động từ môi trường bên ngoài.

Lớp vỏ kim loại (thép không gỉ) nổi bật với độ cứng cáp, khả năng chống va đập tuyệt vời, mang lại sự an tâm cho người dùng trong quá trình sử dụng, đặc biệt là khi mang theo trong các hoạt động ngoài trời. Bên cạnh đó, bề mặt kim loại còn dễ dàng vệ sinh và tăng tính thẩm mỹ cho sản phẩm.

Trong khi đó, lớp vỏ nhựa lại có ưu điểm về trọng lượng nhẹ, đa dạng về màu sắc và kiểu dáng, đồng thời giảm thiểu nguy cơ gây tiếng ồn khi va chạm. Dù được làm từ chất liệu nào, lớp vỏ bên ngoài vẫn là lớp bảo vệ đầu tiên, thiết yếu để giữ cho cấu trúc bên trong của bình giữ nhiệt được an toàn và hoạt động hiệu quả.

2.2. Khoang chân không

Thiết kế khoang chân không nằm giữa lớp trong và lớp ngoài tận dụng đặc tính độc đáo của môi trường chân không, nơi gần như không có vật chất để truyền nhiệt. Nhờ vậy, quá trình truyền nhiệt từ bên trong ra bên ngoài (khi giữ nóng) hoặc từ bên ngoài vào bên trong (khi giữ lạnh) được ngăn cản một cách tối đa, đảm bảo nhiệt độ đồ uống được duy trì ổn định trong thời gian dài.

Cụ thể, chân không hoạt động như một lớp cách nhiệt lý tưởng bằng cách loại bỏ hoặc giảm thiểu đáng kể hai cơ chế truyền nhiệt quan trọng là đối lưu và dẫn nhiệt. Không khí – môi trường chính cho sự đối lưu – đã bị loại bỏ, đồng nghĩa với việc không có sự di chuyển của các phân tử mang nhiệt. Đồng thời, do mật độ vật chất cực thấp, dẫn nhiệt qua khoang chân không cũng trở nên vô cùng hạn chế. 

 

2.3. Lớp kim loại phản quang

Bên cạnh lớp vỏ bảo vệ và khoang chân không cách nhiệt, một yếu tố quan trọng khác góp phần tối ưu hóa khả năng giữ nhiệt của bình chính là lớp kim loại phản quang được tráng bên trong khoang thủy tinh (đối với bình thủy tinh). Lớp tráng đặc biệt này có chức năng chính là ngăn chặn nhiệt thoát ra ngoài qua bức xạ. 

Vai trò của lớp kim loại phản quang trở nên đặc biệt quan trọng khi bình giữ nhiệt tiếp xúc với các nguồn nhiệt bên ngoài như ánh sáng mặt trời trực tiếp hoặc môi trường có nhiệt độ cao. Trong những điều kiện này, nhiệt có xu hướng xâm nhập vào bên trong bình.

Tuy nhiên, lớp tráng phản quang sẽ hoạt động hiệu quả, giúp bảo vệ nhiệt độ của đồ uống bên trong luôn ổn định. Nhờ sự kết hợp của khoang chân không và lớp kim loại phản quang, bình giữ nhiệt có thể duy trì nhiệt độ lý tưởng cho đồ uống của bạn trong thời gian dài.

 

2.4. Nắp kín

Với thiết kế kín đáo, nắp bình ngăn chặn hiệu quả sự xâm nhập của không khí bên ngoài vào bên trong. Điều này đặc biệt quan trọng bởi không khí là một chất dẫn nhiệt, và việc ngăn chặn luồng không khí ra vào giúp duy trì nhiệt độ ổn định cho đồ uống trong thời gian dài.

Để đạt được độ kín khít tuyệt đối, các loại nắp bình giữ nhiệt thường được thiết kế với cơ chế vặn chặt hoặc trang bị thêm khóa. Cơ chế vặn tạo ra một lớp niêm phong chắc chắn, trong khi khóa tăng cường độ an toàn, đảm bảo nắp không bị mở ra ngoài ý muốn, đặc biệt khi di chuyển. Nhờ thiết kế thông minh và khả năng đóng kín vượt trội, nắp bình giữ nhiệt góp phần quan trọng vào việc giữ nhiệt hiệu quả, giúp bạn thưởng thức đồ uống nóng hổi hay mát lạnh mọi lúc mọi nơi.

 

3. Nguyên lý hoạt động của bình giữ nhiệt

3.1. Dẫn nhiệt

Sự dẫn nhiệt xảy ra khi các vật có nhiệt độ khác nhau tiếp xúc trực tiếp. Năng lượng nhiệt sẽ tự động truyền từ vật nóng sang vật lạnh cho đến khi đạt được trạng thái cân bằng nhiệt. Đây chính là lý do bạn cảm nhận được hơi nóng khi chạm tay vào một vật vừa được đun sôi. Tuy nhiên, bình giữ nhiệt được thiết kế đặc biệt để khắc phục hiện tượng này, giữ cho nhiệt độ bên trong luôn ổn định.

Bí quyết của bình giữ nhiệt nằm ở việc sử dụng lớp vật liệu cách nhiệt hiệu quả, điển hình là thủy tinh hoặc thép không gỉ. Các vật liệu này có khả năng ngăn chặn sự dẫn nhiệt một cách tối ưu. Cấu trúc phân tử của chúng không cho phép các phân tử dao động mạnh (mang nhiệt) truyền động năng một cách dễ dàng sang các phân tử lân cận. 

 

3.2. Đối lưu

Đối lưu là quá trình truyền nhiệt qua chất lỏng hoặc khí mà không cần tiếp xúc trực tiếp. Trong một phòng có quạt sưởi, không khí nóng từ quạt sẽ di chuyển lên cao, thay thế không khí lạnh, và tạo ra một chu trình làm ấm không gian. Bình giữ nhiệt ngăn chặn quá trình đối lưu này bằng cách tạo ra không gian chân không giữa các lớp bình, ngăn cản không khí nóng hay lạnh tiếp xúc với bên ngoài.

 

3.3. Bức xạ

Một phương thức truyền nhiệt tự nhiên khác là bức xạ. Khi một vật thể trở nên nóng, nó sẽ phát ra năng lượng dưới dạng sóng điện từ, hay còn gọi là ánh sáng. Hiện tượng này dễ dàng quan sát được khi bạn nhìn vào ngọn lửa rực cháy của một đống lửa trại, nơi nhiệt độ cao tạo ra ánh sáng nhìn thấy được. Để tối ưu khả năng giữ nhiệt, bình giữ nhiệt được trang bị một lớp phủ đặc biệt có khả năng phản quang.

Thay vì hấp thụ và truyền dẫn nhiệt ra bên ngoài, lớp phủ phản quang sẽ ngăn cản sự mất nhiệt thông qua bức xạ bằng cách phản xạ chúng trở lại bên trong bình. Nhờ vậy, nhiệt độ của đồ uống được duy trì ở mức ổn định, không bị thất thoát do quá trình bức xạ nhiệt, đặc biệt khi bình tiếp xúc với các nguồn nhiệt hoặc trong môi trường có nhiệt độ cao. 

 

4. Tại sao bình giữ nhiệt lại giữ nhiệt tốt?

Bí quyết giữ nhiệt hiệu quả của bình giữ nhiệt nằm ở sự phối hợp nhịp nhàng của ba cơ chế ngăn chặn truyền nhiệt: dẫn nhiệt, đối lưu và bức xạ. Thiết kế thông minh của bình đã tối ưu hóa từng yếu tố này để tạo ra khả năng duy trì nhiệt độ đồ uống vượt trội. Nhờ sự kết hợp này, bình giữ nhiệt trở thành một công cụ đắc lực trong việc giữ nóng đồ uống mùa đông và giữ lạnh đồ uống mùa hè.

 

Đầu tiên, lớp chân không nằm giữa lớp trong và lớp ngoài đóng vai trò then chốt trong việc ngăn chặn dẫn nhiệt. Môi trường chân không gần như loại bỏ hoàn toàn vật chất, do đó không có sự tiếp xúc trực tiếp giữa nhiệt độ bên trong và bên ngoài bình, triệt tiêu con đường truyền nhiệt trực tiếp.

Tiếp theo, việc không có không khí trong khoảng chân không này cũng đồng nghĩa với việc đối lưu bị ngăn chặn. Không khí là môi trường chính cho sự đối lưu, và việc loại bỏ nó giúp nhiệt không thể di chuyển theo dòng chảy của không khí. Cuối cùng, lớp phủ phản quang được tráng bên trong bình có nhiệm vụ ngăn chặn việc mất nhiệt qua bức xạ, bằng cách phản xạ các tia nhiệt trở lại bên trong, giữ cho nhiệt độ đồ uống luôn ổn định.

 

Kết luận

Như vậy, nguyên lý hoạt động thông minh và cấu tạo tỉ mỉ đã tạo nên khả năng giữ nhiệt tuyệt vời của các loại bình hiện nay. Nếu bạn đang ấp ủ ý tưởng về những món quà tặng độc đáo là bình giữ nhiệt in dấu ấn riêng, hay đơn giản là muốn sở hữu một chiếc ly giữ nhiệt chất lượng, đừng ngần ngại liên hệ ngay hotline của Jadify. Chúng tôi tự hào mang đến bộ sưu tập bình giữ nhiệt đa dạng, chất lượng, giúp món quà của bạn trở nên đặc biệt và đáng nhớ hơn bao giờ hết.

Thông tin liên hệ: 

Website: https://jadify.vn/

Hotline Bán lẻ: 0933 2024 99

Tư vấn KH Doanh nghiệp: 0966 377 553

Địa chỉ: 46/230 Lạc Trung, Thanh Lương, Hai Bà Trưng